Design and Technological Solution Providing Temperature Self-Compensation of Thin-Film Chip Resistors

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

This work is aimed at solving the problem of increasing the accuracy of thin-film resistors. The main cause of this problem is the uncontrolled change in the resistance of resistors over time and under the influence of temperature, which makes it difficult to achieve better resistance stability. To solve this problem, it is proposed to use compensation layers with temperature coefficients of resistance of different signs. A design and technological solution has been developed for ultra-precision multilayer and combined thin-film resistive structures with temperature self-compensation made of metal-silicide alloys and nichrome-based alloys, as well as from K-30S cement and nickel, respectively. The choice of combining films made of Kh20N75Yu alloy and K-30S cements is due to the selection of the ratio of layer thicknesses. The structure and topology of combined and multilayer thin-film resistors have been developed. A technological process for manufacturing thin-film chip resistors has been developed, deposition modes and obtaining topology by photolithography with subsequent temperature stabilization have been worked out. Functional tests of a pilot batch of samples have been carried out, for which technological equipment has been additionally developed. The developed technology makes it possible to achieve a temperature coefficient of resistance of ±5 × 10-7 °C-1 in the operating temperature range from -60 to +125°C. The scientific novelty of the work lies in the possibility of combining thin films Kh20N75Yu/K-30S for multilayer and K-30S/Ni for combined resistive structures in the proposed design in order to achieve temperature compensation and improve stability indicators.

About the authors

E. A. Pecherskaya

Penza State University

Email: pea1@list.ru
Penza, Russia

S. A. Gurin

Penza State University

Penza, Russia

S. V. Konovalov

Penza State University; Siberian State Industrial University

Penza, Russia; Novokuznetsk, Russia

A. E. Shepeleva

Penza State University

Penza, Russia

M. D. Novichkov

Penza State University

Penza, Russia

References

  1. Лучинин В.В., Мальцев П.П. // Нано- и микросистемная техника. 2021. Т. 23. № 1. С. 3.
  2. Мараканов В.В., Недорезов В.Г., Кузнецов А.В. Резистивные материалы на основе никеля для прецизионных резисторов // Электронная промышленность. 1988. Вып. 3. С. 62.
  3. Доросинский А.Ю., Прокофьев О.В., Семочкина И.Ю. // Надежность и качество сложных систем. 2021. № 4. С. 98. https://doi.org/10.21685/2307-4205-2021-4-11
  4. Дубровина Н.Н., Костин Г.Ф. // Вестн. Концерна ВКО “Алмаз–Антей”. 2020. № 4. С. 34. https://doi.org/10.38013/2542-0542-2020-4-34-40
  5. Родионов Ю.А. Котов Д.А., Плебанович В.И., Ковальчук Н.С. Базовые технологические операции фотолитографии и оборудование для их реализации: учеб.-метод. пособие. Минск: БГУИР, 2017. 71 с.
  6. Shirani A., Joy T., Rogov A., Lin M., Yerokhin A., Mogonye J.-E., Korenyi-Both A., Aouadi S.M., Voevodin A.A., Berman D. // Surf. Coat. Technol. 2020. V. 397. P. 126016. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.126016
  7. Лучкин А.Г., Лучкин Г.С. // Вестн. Казан. технолог. ун-та. 2012. Т. 15. С. 208.
  8. Piganov M.N., Novomeyeisky D.N. // J. Phys.: Conf. Ser. 2018. V. 1096 P. 012183. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1096/1/012183
  9. Лугин А.Н. Конструкторско-технологические основы проектирования тонкопленочных прецизионных резисторов. Пенза: Информационно-издательский центр ПензГУ, 2009. 287 с.
  10. Антонов Ю.Н. Индуктивное моделирование лазерной подгонки пленочных резисторов. Ульяновск: УлГТУ, 2009. 215 с.
  11. Zhao Y., Liu J., Ying Y., Chen H., Wang W., Zhang S., Hai Z., Sun D. // J. Mater. Chem. C. 2024. V. 12. P. 12491. https://doi.org/10.1039/D4TC01645A
  12. Gurin S., Pecherskaya E., Novichkov M., Safronova O. // J. Phys.: Conf. Ser. 2022. V. 2373. P. 032028. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2373/3/032028
  13. Температурные измерения. Справочник / Ред. Геращенко О.А. и др. Киев: Наукова думка, 1989. 704 с.
  14. Недорезов В.Г. Феноменологическая модель температурной стабильности металлофольговых резисторов с учетом влияния сопротивления выводов. // Тр. Междунар. симп. “Надежность и качество”. Пенза, 23–31 мая, 2011. С. 75.
  15. Гурин С.А. Исследование и разработка тонкопленочных гетерогенных структур чувствительных элементов датчиков давлений с экстремальными условиями эксплуатации: Дис. … канд. тех. наук: 05.27.01. Пенза: ПГУ, 2016. 157 с.
  16. Васильев В.А., Юлоськов Р.В. // Современная техника и технологии. 2017. № 5. https://technology.snauka.ru/2017/05/13452
  17. Baranova T.A., Chubenko A.K., Mamaev A.I., Mamaeva V.A., Kovalskaya Ya.B. // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2016. V. 156. P. 012013. https://doi.org/10.1088/1757-899X/156/1/012013
  18. Мамаев А.И., Долгова Ю.Н., Белецкая Е.Ю., Мамаева В.А., Баранова Т.А. // Изв. вузов. Физика. 2020. Т. 63. № 9 (753). С. 141. https://doi.org/10.17223/00213411/63/9/141
  19. Golubkov P.E., Pecherskaya E.A., Karpanin O.V., Shepeleva Y.V., Zinchenko T.O., Artamonov D.V. // J. Phys.: Conf. Ser. 2017. V. 917. P. 092021. https://doi.org/10.1088/1742-6596/917/9/092021

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).